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关于电阻温度系数、测量和结构影响 这篇文章说透了!

来源:anbo104.com    发布时间:2024-03-07 18:59:16 人气:1 次

  运动在金属或金属合金的晶格内偏离其理想路径的各种各样的因素综合作用的结果。当电子遇到晶格内的缺陷或瑕疵时,会引起扩散。这增加了电子行走的路径,导致阻力增加。这些缺陷和瑕疵可能是由以下问题导致的:

  电阻温度系数(TCR 或 RTC)是上述缺陷的热能因素的特征。假设晶粒结构没有因极端脉冲/过载事件导致的高温而改变,则当温度恢复到参考温度时,这种电阻变化带来的影响是可逆的。对于PowerMetal Strip和PowerMetal Plate产品,这将是一个导致电阻合金超过 350℃ 的温度。

  这种由温度引起的电阻变化以 ppm/°C 为单位来测量,并且不一样的材料之间的差异很大。例如,锰铜合金的 TCR

  另一种 TCR 效果可视化的方法是用材料随气温变化的膨胀率来考虑(图 1)。考虑材料不同的棒 A 和棒 B,它们的长度都是 100m。棒 A 以 +500 ppm/°C 的速度改变长度,棒 B 以 +20ppm/°C 的速度改变长度。145℃ 的气温变化将导致棒 A 的长度增加 7.25 m,而棒 B的长度只增加 0.29 m。下面是比例 (1/20) 表示法,可直观地表示差异。棒 A 的长度变化很明显,而棒 B 的长度没有明显变化。

  图 1:一种 TCR效果的可视化方法是利用材料随温度上升的膨胀率来考虑 TCR。(图片来自:VishayDale)

  该方法也适用于电阻,因为较低的 TCR 将导致更稳定的温度测量,这可能是由所用电源(导致电阻元件温度上升)或周围环境引起的。

  根据 MIL-STD-202 标准的 304 方法,TCR 性能是基于 25℃ 参考温度的电阻变化。在测量电阻值之前,改变温度并使待测设备达到平衡状态。利用差值确定 TCR。对于 Power Metal Strip WSL 型号,TCR 是在 -65°C 低温下测得,然后在 +170°C 下再次测量。公式如下。通常情况下,电阻随温度的升高而增大时,会使 TCR 为正。另外,请注意自热会因 TCR 而导致电阻变化。

  与传统全金属厚膜相比,Power Metal Strip 和 Power Metal Plate 系列具有卓越的 TCR 性能。厚膜电阻使用的材料主要是银,端接部分是银和铜。银和铜具有类似的大TCR 值。

  (图 4 中第2 项),通过电子束焊接到低 TCR 电阻合金(第 1 项),实现了低至 0.1 mΩ 的阻值以及低 TCR。然而,与电阻合金 (

  图 4:Vishay Power Metal Strip 电阻的典型结构。(图片来自:VishayDale)

  铜端子为电阻合金提供了低电阻连接,使得电流在电阻元件上均匀分布,从而能为大电流应用提供更精确的电流测量。然而,与电阻合金 (

  通过在电阻元件上涂抹薄薄的铜层而构建的端子也会影响 TCR 和测量可重复性。薄铜层能够最终靠包覆结构或电镀来实现。包覆结构是通过在极

  结合而实现的。在这两种结构方法中,铜层的厚度通常为千分之几英寸,这使铜的影响降到最低并实现了一个更好的 TCR。这样做的代价是,当安装在电路板上时,电阻数值会略有偏移,因为薄铜层会妨碍电流在高电阻合金中均匀分布。在某些情况下,板安装电阻偏差的影响可能远大于被比较的电阻类型之间的 TCR 造成的影响。关于包覆结构的更多

  在其他情况下,TCR 特性将在有限的温度范围内呈现,例如 20°C 至 60°C,而另一个可能在更宽的工作范围内呈现 TCR 特性,例如 -55°C 至 +155°C。当比较这些电阻时,为有限温度范围规定的电阻性能会优于为更大温度范围规定的电阻。TCR 性能通常是非线性的,且在负温度范围内非线性化更严重。电阻器结构的详细 TCR 曲线和电阻值可能有助于您的设计。请联系 DigiKey 或访问

  如果规格书中列出了一系列电阻值的 TCR,则可能会出现更好的性能。由于端接效应,该系列内的最低电阻值将确定该系列的限值。在同一电阻值系列内,阻值最高的电阻的 TCR 可能接近于零,因为更多的电阻值是低 TCR 电阻合金的电阻值。对于厚膜来说,则是电阻膜中的银成分和端接效应的组合的结果。关于这一个比较图表,还有一点需要澄清:电阻器并不总是有这种幅度的斜率,因为有些可能更平坦,具体取决于两种材料的 TCR 对电阻值的相互作用。

  本节旨在提供一个指南,根据本应用说明中提供的细节,比较规格书中的 TCR。

  规格书中是否列出了电阻合金TCR或一个组件的(总体)TCR性能参数?这点并不总是易于确定的